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Die vorliegende Erfindung betrifft einen
Hochspannungslastschalter bzw. -unterbrecher mit
Doppelbewegung der Kontakte.
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Man kennt, insbesondere aus der französischen
Patentanmeldung Nr. 94 000764 einen Lastschalter bzw.
-unterbrecher mit Doppelbewegung der Kontakte, das heißt
einen Lastschalter, in welchem der üblicherweise
feststehende Kontakt halbbeweglich gestaltet ist und
während eines Auslösevorganges eine Bewegung in
entgegengesetzter Richtung zu jener des beweglichen
Kontaktes ausführt. Eine relative Erhöhung der
Trenngeschwindigkeit der Kontakte wird somit erhalten, was
es ermöglicht, bei gleichen Abmessungen einen Unterbrecher
oder Lastschalter bereitzustellen, der über ein
verbessertes Unterbrechungsverhalten verfügt.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen
Lastschalter mit Doppelbewegung der Kontakte abzudecken(?),
der über kein Gestänge verfügt, so dass der
Innendurchmesser der Unterbrechungskammer so weit als
möglich reduziert wird.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es,
einen Lastschalter oder Unterbrecher mit Doppelbewegung der
Kontakte anzugeben, bei welchem die Handhabungsenergie beim
Öffnen ebenfalls so weit als möglich reduziert ist.
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Diese Aufgaben werden durch einen erfindungsgemäßen
Lastschalter oder Unterbrecher gelöst, wobei insbesondere
ein Hochspannungslastschalter oder -unterbrecher mit
Kontaktdoppelbewegung bzw. Doppelbewegung der Kontakte
angegeben wird, umfassend für jeden Pol eine mit
Isolierungsgas gefüllte isolierende Hülle oder Hülse, die
eine bewegliche Anordnung enthält, umfassend
Permanentkontakte, Bogenkontakte und einen Blas- oder
Druckluftzylinder, der mit einem feststehenden Blas- oder
Druckluftkolben wechselwirkt, sowie eine halb bewegliche
Anordnung, umfassend Permanentkontakte und Bogenkontakte,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der
halbbeweglichen Anordnung erhalten wird durch ein
Unterdrucksystem, umfassend einen Unterdruckzylinder im
Inneren, von welchem sich ein erster Kolben, der mit der
beweglichen Anordnung verbunden oder einstückig ausgebildet
ist, und ein zweiter Kolben, der mit der halbbeweglichen
Anordnung verbunden ist, bewegen können.
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Vorteilhafterweise ist der Unter- bzw. Niederdruckzylinder
gebildet durch einen feststehenden zylindrischen Abschnitt,
der koaxial und herum um ein Rohr angeordnet ist, welches
den halbbeweglichen Permanentkontakt bildet.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst der zweite
Kolben einen rohrartigen bzw. tubusartigen Schaft, der
innerlich zumindest ein Zahnstangenelement enthält, welches
mit zumindest einem feststehenden Ritzel oder Stirnrad
wechselwirkt, welches wiederum mit einem feststehenden
Zahnstangenelement im Inneren des Rohres wechselwirkt,
welches den halbbeweglichen Permanentkontakt bildet.
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Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform umfasst der
zweite Kolben einen Schaft, der mit dem Rohr verbunden oder
einstückig ausgebildet ist, welches den halbbeweglichen
Permanentkontakt bildet, und ist an seinem Ende mit einer
Vorkragung versehen, die als Anlage bezüglich eines ersten
Endes einer Feder dient, deren zweites Ende an einem
Anschlag in Anlage gelangt, der mit dem zylindrischen
Abschnitt verbunden oder einstückig ausgestaltet ist,
welcher mit dem Rohr den Nieder- bzw. Unterdruckzylinder
bildet.
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Die Erfindung wird deutlicher verstanden beim Lesen der
folgenden Beschreibung von zwei bevorzugten
Ausführungsformen der Erfindung, wobei auf die beiliegenden
Zeichnungen Bezug genommen wird, in welchen gilt:
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Fig. 1 ist eine axiale Teilschnittansicht eines
Lastschalterpoles gemäß einer ersten bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung, in eingelegter
bzw. eingeschalteter Position dargestellt.
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Fig. 2 ist eine axiale Teilschnittansicht desselben
Poles, dargestellt während des Auslösens.
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Fig. 3 ist eine axiale Teilschnittansicht desselben
Poles, dargestellt am Ende des Auslösens.
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Fig. 4 ist eine axiale Teilschnittansicht eines
Lastschalter- oder Unterbrecherpoles gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung, dargestellt in der eingelegten oder
eingeschalteten Position.
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Fig. 5 ist eine axiale Teilschnittansicht desselben
Poles, dargestellt während des Auslösevorgangs.
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Fig. 6 ist eine axiale Teilschnittansicht desselben
Poles, dargestellt am Ende des Auslösens.
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Die im Folgenden beschriebenen Beispiele betreffen
Lastschalter bzw. Unterbrecher vom offenen Typ, das heißt,
Lastschalter, die vorgesehen sind, im Außenbereich
angewendet zu werden. Solche Lastschalter oder Unterbrecher
umfassen eine Keramikhülle oder eine Hülle aus
Kunststoffmaterial.
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Es ist jedoch zu verstehen, dass die Erfindung ebenfalls
anwendbar ist auf Lastschalter oder Unterbrecher vom Typ
mit metallischer geerdeter Hülle, die auch unter der
Terminologie von gepanzerten oder Panzerlastschaltern
bekannt sind.
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In Fig. 1 beziffert das Bezugszeichen 1 eine teilweise
dargestellte Hülle bzw. Hülse, beispielhaft aus keramischem
Material. Diese Hülle ist dicht und durch metallische nicht
dargestellte Flansche geschlossen, die ebenfalls nicht
dargestellte Stromkontaktstellen tragen. Die Hülle ist mit
einem Isolierungsgas gefüllt, zum Beispiel
Schwefelhexafluorid SF6, und zwar bei einem Druck von
einigen Bar.
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Im Inneren der Hülle befinden sich die zur
Stromunterbrechung nötigen Elemente, welche, wie an und für
sich bekannt, für einen Lastschalter mit Doppelbewegung der
Kontakte eine Anordnung von beweglichen Kontakten und eine
Anordnung von halbbeweglichen Kontakten umfassen.
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Die Anordnung der halbbeweglichen Kontakte umfasst einen
Kontakt für den Permanentstromdurchgang, gebildet aus einem
metallischen Rohr 2, wobei dieses Rohr in einer Bohrung
eines feststehenden metallischen Teiles 3 geführt ist,
welches elektrisch mit der ersten nicht dargestellten
Stromkontaktstelle verbunden ist. Gleitkontakte 4, zum
Beispiel vom Ziehharmonikatyp, sichern den Übergang des
Stromes zwischen dem Teil 3 und dem Rohr 2.
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Das Rohr 2 ist mit einem Rohr 6 verbunden oder einstückig
ausgebildet, innerlich und koaxial zu dem Rohr 2 angeordnet
und den Bogenkontakt der halbbeweglichen Kontaktanordnung
bildend. Das Rohr 2 und das Rohr 6 bilden ein gegossenes
bzw. gusstechnisch hergestelltes Teil und sind mit einer
Krone 7 verbunden, die mit Bohrungen 7A für den
Gasdurchtritt versehen ist. Das Ende des Rohres 6 ist mit
einem Endabschnitt 6A versehen, welches aus einer Legierung
gebildet ist, die den Einwirkungen des elektrischen Bogens
widersteht.
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Die bewegliche Anordnung umfasst ein Rohr 9, welches an
einem Ende durch eine Krone mit Kontaktfingern 10
verlängert oder fortgesetzt ist; das Rohr 9 gleitet in
einer Bohrung eines feststehenden metallischen Teiles 12,
welches elektrisch mit der zweiten Stromkontaktstelle
verbunden ist, welche ebenfalls nicht dargestellt ist.
Gleitkontakte 14, zum Beispiel vom Ziehharmonikatyp,
sichern den Übergang des Stromes zwischen dem Teil 12 und
dem Rohr 9.
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Das Rohr 9 ist mit einem Rohr 16 verbunden bzw. einstückig
ausgebildet, angeordnet innerlich und koaxial zu dem Rohr 9
und den Bogenkontakt der beweglichen Kontaktanordnung
bildend. Das Rohr 9 und das Rohr 16 sind über eine Krone 17
verbunden, die mit Bohrungen 17A für den Gasdurchtritt
versehen ist. Das Ende des Rohres 16 ist mit einem
Endabschnitt 16A versehen, dargestellt aus einer Legierung,
die den Einwirkungen des elektrischen Bogens widersteht.
Das Rohr 16 durchquert einen feststehenden Blaskolben 18
von ringförmigem Schnitt, angeordnet in dem beweglichen
Zylinder mit ringförmigem Schnitt, der durch die Rohre 9
und 16 gebildet ist. Die Rohre 9 und 16, der Kolben 18 und
die Krone 17 definieren ein Blas- oder
Beaufschlagungsvolumen; das während eines Auslösevorgangs
komprimierte Gas wird zu dem Ende des beweglichen
Bogenkontaktes 16A und durch eine Blas- oder Ausblasdüse 20
aus isolierendem Material geschoben bzw. gedrängt.
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Das Rohr 16 ist mit dem Ende eines nicht dargestellten
Handhabungsschaftes verbunden, der über eine ebenfalls
nicht dargestellte Steuerung betätigt wird.
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Die Betätigungseinrichtung der halbbeweglichen Anordnung
ist aus einer Unterdruckanordnung gebildet, umfassend die
folgenden Elemente:
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- einen feststehenden Zylinder mit ringförmigem Schnitt,
gebildet durch einen Teil des Rohres 2 und ein
feststehendes Rohr 21, welches äußerlich und koaxial
zu dem Rohr 2 vorliegt;
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- einen ersten Kolben 23 aus isolierendem Material mit
ringförmigem Schnitt, um in dem vorgenannten Zylinder
gleiten zu können, wobei der erste Kolben 23 mit dem
Rohr 9 über ein isolierendes Schiebestück 25 verbunden
ist. Das Schiebestück bzw. -teil ist rohrartig oder
aus mehreren parallelen Armen gebildet;
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- der zweite Kolben 26 von ringförmigem Schnitt, um in
dem vorgenannten Zylinder gleiten zu können, bildet
Rohre 2 und 21; der zweite Kolben trägt bzw. stützt
einen Schaft, der aus einem rohrförmigen Abschnitt 27
gebildet ist, welcher innerlich mehrere Elemente einer
Zahnstangenanordnung enthält; insbesondere bevorzugt,
wie es in den Figuren dargestellt ist, trägt der rohr-
bzw. tubusartige Abschnitt zwei Zahnstangenelemente,
die mit den Bezugszeichen 28 und 28A versehen sind und
bei 180º mit Bezug zueinander angeordnet sind;
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- mehrere Zahnstangenelemente, die äußerlich von dem
Rohr 2 gestützt werden, und zwar gegenüberstehend von
den Zahnstangenelementen des rohrartigen Abschnittes
27; in dem beschriebenen Beispiel trägt das Rohr 2
zwei Zahnstangenelemente 29 und 29A;
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- mehrere Ritzel bzw. Stirnräder 30, die mit den
vorgenannten Zahnstangenelementen wechselwirken (in
dem beschriebenen Beispiel zwei Ritzel), wobei diese
am Ende von feststehenden Armen des feststehenden
metallischen Teiles 3 angeordnet sind (in dem
dargestellten Beispiel liegen zwei Arme 32 und 33
vor).
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Es ist zu erwähnen, dass die Kolben 23 und 26 mit
Dichtungen versehen sind, die keine Bezugszeichen tragen,
um eine Dichtheit mit dem Zylinder bereitzustellen, in
welchem sie gleiten.
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Die Funktion des Lastschalters bzw. Unterbrechers ist wie
folgt:
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- in der eingelegten bzw. aktivierten bzw.
eingeschalteten Position (Fig. 1) tritt der
Permanentstrom von einer Kontaktstelle zur anderen,
indem er sukzessive den metallischen Block 3, die
Kontakte 4, das Rohr 2, die Kontaktfinger 10, das Rohr
9, die Gleitkontakte 14 und den metallischen Block 12
durchquert. Die Abmessungen des Schiebeelementes 25
und des tubusartigen Abschnittes 27 sind derart
gewählt, dass in der eingelegten bzw. eingeschalteten
Position die Kolben 23 und 26 verbunden bzw.
übergehend sind.
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- Während einem Auslösen bzw. eines Auslösevorganges
(Fig. 2) wird die bewegliche Anordnung nach rechts in
den Figuren gezogen, wobei die Permanentkontakte und
anschließend die Bogenkontakte sich trennen. Während
dieser Bewegung bzw. Versetzung bewegt sich der Kolben
23 mit der beweglichen Anordnung, da das
Schiebeelement 25 mit letzterer verbunden bzw.
einstückig ausgebildet ist; selbiges gilt für den
Kolben 26, und zwar bedingt durch den Unterdruck, der
in dem Volumen entsteht, welches zwischen den Kolben
23 und 26 enthalten ist. Die Bewegung des Kolbens 26
und somit der Zahnstangen 28 und 28A veranlasst eine
Rotation der Stirnräder 30 und 31, welche wiederum mit
den Zahnstangen 29 und 29A in Eingriff stehen. Aus dem
Vorgenannten resultiert, dass während eines
Auslösevorganges die halbbewegliche Ausstattung in
umgekehrter Richtung bewegt wird mit Bezug auf die
Bewegung der feststehenden Anordnung und dies mit
einer gleichen Modulgeschwindigkeit.
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- Am Ende des Auslösens (Fig. 3) verlässt der Kolben 23
den Zylinder 2-21, indem er gleitfähig vorliegt; die
Isolierung wird sichergestellt durch die Gasdicke bzw.
Gasschicht, die zwischen den Kolben 23 und 26 am Ende
des Auslösevorganges vorliegt.
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Das Einlegen bzw. Einschalten wird dargestellt durch
Bewegung der beweglichen Einrichtung bzw. Ausstattung unter
der Einwirkung der Steuerung, und zwar hin zu der linken
Seite der Figuren. Es ist möglich, in dem Kolben 26 eine
Einweg- bzw. Rückschlagklappe 26A vorzusehen, die es
ermöglicht, einen Überdruck in dem Volumen zu vermeiden,
welches zwischen den Kolben 23 und 26 enthalten ist.
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Das soeben beschriebene System, welches die Doppelbewegung
darstellt, ist kostengünstig, kann bereits bestehenden
Lastschaltern angeordnet werden und nimmt ein geringes
Volumen ein, das der Durchmesser nicht jenen der
metallischen Teile 3 und 12 überschreitet.
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Des weiteren ermöglicht es die Masse, welche geringer ist
als jene von herkömmlichen Gestängen, die Energie zur
Handhabung des Lastschalters zu reduzieren.
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Die Fig. 4 bis 6 betreffen eine Ausführungsvariante, in
welcher die Bewegung der beweglichen Anordnung in
umgekehrter Richtung mit Bezug auf jener der beweglichen
Ausstattung lediglich nach einer Blasgaskompressionsphase
stattfindet; diese Vorkompression des Gases sichert eine
Erhöhung der Unterbrechungsfähigkeit des Lastschalters bzw.
Unterbrechers. Die zu den Fig. 1 bis 3 und zu den
Fig. 4 bis 6 gemeinsamen Elemente sind mit
entsprechenden Bezugszeichen versehen.
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Bei dieser Variante wurden die Zahnstangen und Stirnräder
bzw. -ritzel nicht verwendet.
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Der Schaft des Kolbens 26 ist verändert. Dieser Schaft, der
mit dem Bezugszeichen 40 versehen ist, ist ein rohrartiger
bzw. tubusartiger Abschnitt, der mit dem Rohr 2 verbunden
oder einstückig ausgebildet ist und eine Endvorkragung 40A
umfasst. Ein erstes Ende einer Feder 42 gelangt in Anläge
gegen die Vorkragung 40A; das zweite Ende der Feder 42
gelangt in Anlage gegen einen ringförmigen Anschlag 43, der
an dem Zylinder 21 anliegt. Der Anschlag 43 ist mit Löchern
43A für den Gasdurchtritt versehen.
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Die Funktion des Lastschalters bzw. Unterbrechers ist wie
folgt:
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In der eingelegten bzw. eingeschalteten Position
befindet sich der Kolben 26 in einer Position
anliegend an dem Kolben 23, welcher selbst anliegt
gegen den Anschlag 43.
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Beim Auslösen (Fig. 5) veranlasst die Bewegung der
beweglichen Anordnung hin zu der rechten Seite der
Figuren eine Bewegung in derselben Richtung des
Kolbens 23; der Unterdruck in dem Zylinder 2-21
veranlasst den Antrieb des Kolbens 26 und somit der
gesamten halbbeweglichen Anordnung, und zwar in
derselben Richtung wie die bewegliche Anordnung; die
Bewegung bzw.. Versetzung des Kolbens 26 bewirkt
ebenfalls, dass die Feder 42 beaufschlagt bzw.
komprimiert bzw. gespannt wird;
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Nach einem durch die Länge des Zylinders 21 bestimmten
Weg verlässt der Kolben 23 den Zylinder; der
Unterdruck verschwindet und die Feder 22 entspannt
sich plötzlich bzw. momentan, wobei die halbbewegliche
Anordnung in entgegengesetzter Richtung zu jener der
beweglichen Anordnung angetrieben wird; die Kontakte
trennen sich und der Bogen wird ausgeblasen durch das
Blasgas, welches durch die Düse tritt.
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Am Ende des Auslösevorganges befindet sich der
Lastschalter in der Konfiguration von Fig. 6; die
halbbewegliche Anordnung ist durch eine Gasschicht
gesichert, und zwar durch eine Isolierung zwischen der
halbbeweglichen Anordnung und der beweglichen
Anordnung.
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Die bei dieser Variante beschriebene Vorrichtung verfügt
über dieselben Vorteile wie die vorangehend beschriebene
Ausführungsform. Die Vorkomprimierung des Gases vor dem
Trennen der Kontakte unterstützt die Stromunterbrechung,
insbesondere bei kapazitiven Strömen.
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Die Erfindung ist anwendbar auf Hochspannungslastschalter
bzw. -unterbrecher vom offenen Typ oder vom Typ mit
metallischer geerdeter Hülle.